JP2012182972A - コイル、ステータ、コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導線をばらけにくくすることができるとともに軸方向の長さを小さくすることができるコイル、ステータ、コイルの製造方法を提供する。
【解決手段】２連化されたコイル３０の構成として、平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされた第１の巻回部４０および第２の巻回部５０を構成している。第１の巻回部４０および第２の巻回部５０は、コイルエンド部４３，５３においてクランク形状部４６，５６を含んでいる。また、スロット挿入部４１，４２，５１，５２の平角線は、平角線の断面長手方向がステータの周方向となるとともに平角線の断面短手方向がステータの径方向となるように形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、コイル、ステータ、コイルの製造方法に関するものである。

特許文献１等において、２連続α巻きコイルを成形し、重ね巻コイルを２連化したコイルを持つ回転電機が開示されている。

特開２００９−１９５００５号公報

ところが、図２３に示すように、α巻コイルを広げる際、Ａ部で示すごとく線のばらけが生じやすく、ステータ（固定子）の軸方向の長さが大きくなる。
また、図２４に示すように、α巻コイルを広げたものをコイルとするので、コイルエンド部におけるクランク形状部に線が旋回する部分Ｂが生じ、ステータ（固定子）の軸方向の長さが大きくなる。なお旋回とは、ステータのスロットに配置された状態で、一対のスロット挿入部のうち一方においてコイル中のステータ径方向外側に配置される面や導体が、他方においてはステータ径方向内側に配置される、つまり入れ替わるように曲げられることを指す。

本発明の目的は、導線をばらけにくくすることができるとともに軸方向の長さを小さくすることができるコイル、ステータ、コイルの製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、回転電機のステータに設けられるコイルであって、平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロットに対応する一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第１の巻回部と、前記第１の巻回部とつながる平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロットに対応する一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第２の巻回部と、を備え、前記第１の巻回部および第２の巻回部は、コイルエンド部においてクランク形状部を含み、スロット挿入部の平角線は、平角線の断面長手方向がステータの周方向となるとともに平角線の断面短手方向がステータの径方向となるように形成されていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、平角線よりなる導線を用い、第１の巻回部および第２の巻回部は、コイルエンド部において平角線をエッジワイズ巻きしたクランク形状部を含んでいる。また、スロット挿入部が、周方向に平角線の断面長手方向となるとともに径方向に平角線の断面短手方向となっている。

これにより、コイルエンド部において導線をばらけにくくすることができる。また、コイルエンド部におけるクランク形状部には導線の旋回部を無くして軸方向の長さを小さくすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のコイルにおいて、前記第１の巻回部と第２の巻回部をつなぐ渡り線は、前記第１の巻回部のクランク形状部と前記第２の巻回部のクランク形状部との間にわたり延設されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１の巻回部のクランク形状部と第２の巻回部のクランク形状部との間に渡り線が延設されているので、軸方向の長さをより小さくすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のコイルにおいて、前記第１の巻回部と第２の巻回部をつなぐ渡り線は、前記第１の巻回部における一対のスロット挿入部のうちの周方向の外側のスロット挿入部と、前記第２の巻回部における一対のスロット挿入部のうちの周方向の外側のスロット挿入部をつなぐように渡っていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、第１の巻回部における外側のスロット挿入部と、第２の巻回部における外側のスロット挿入部をつなぐように渡り線が渡っているので、渡り線の成形加工が容易となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイルにおいて、各層におけるコイル構成体として同一スロット内での導線のターン数が１以上となるように複数層に分割されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、分割したコイル構成とすることにより、コイル成形が容易となる。また、第１の巻回部のコイルエンド部と第２の巻回部のコイルエンド部との間の隙間及び両者が周方向で隣接する別のコイルとの隙間を大きくすることができ、結果として、コイル間が干渉する限界のコイルエンド高さを低く設計することができる。また、請求項３に記載の構成とした場合において、第１の巻回部における内側のスロット挿入部と、第２の巻回部における内側のスロット挿入部から引出部を出すことができる。従ってコイルを複数層に分割し、互いに接続する場合、第１の巻回部と第２の巻回部の内側のスロット挿入部同士を渡り線で接続するより、接合部の高さを低くすることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載のコイルにおいて、前記分割された各層のコイル構成体のうちの隣接する前記コイル構成体における連結する引出部は、周方向において重なる位置に配置され、直接接合されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明によれば、他の周方向位置で接合するより接合部の高さを低くできる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のコイルにおいて、前記分割された各層のコイル構成体のうちの最も径方向内側の前記コイル構成体における径方向内側の引出部は、前記直接接合される前記引出部に対し周方向にオフセットされた位置に形成されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明によれば、オフセットされた位置に形成された引出部を用いて極間渡り線を容易に接続することが可能となる。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のコイルにおいて、周方向に隣り合う極で同相のコイルは、前記オフセットされた位置に形成された前記引出部同士が極間渡り線で接続され、当該極間渡り線は、ステータの内周面に相当する部位より径方向外側においてステータの軸方向に沿って延設されるように形成された引出部の間を通り、各相での極間渡り線がステータの軸方向となる方向において重なった状態で周方向に斜めに延びていることを要旨とする。

請求項７に記載の発明によれば、極間渡り線を引き回して同相のコイルを極間渡り線で容易に接続することができる。また、接続する極間渡り線を同一形状の極間渡り線で構成できる。

請求項８に記載の発明では、請求項４〜７のいずれか１項に記載のコイルにおいて、前記分割された各層のコイル構成体は、径方向外側から内側に向かって径方向内側のコイル構成体のターン数が外側のコイル構成体のターン数と同数以下となっていることを要旨とする。

請求項８に記載の発明によれば、径方向内側のコイル構成体において、ターン数を外側のコイル構成体のターン数より多くした場合より、第１の巻回部のコイルエンド部と第２の巻回部のコイルエンド部との間の隙間及び両者が周方向で隣接する別のコイルとの隙間を大きくすることができるため、コイルエンド高さを低く設計することができる。

請求項９に記載のように、内周面に開口するスロットが周方向に並設された円筒状のステータコアと、前記ステータコアのスロットに挿入される請求項１〜８のいずれか１項に記載のコイルと、を備えたステータを構成することができる。

請求項１０に記載の発明では、平角線よりなる導線で形成され、一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第１の巻回部と、前記第１の巻回部とつながる平角線よりなる導線で形成され、一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第２の巻回部と、を備えたコイルの製造方法であって、平角線よりなる１本の導線をエッジワイズ巻きして渡り線でつながる第１の巻回部および第２の巻回部を形成する第１工程と、前記第１の巻回部および第２の巻回部でのコイルエンド部においてクランク形状部を成形する第２工程と、渡り線を成形して、第１の巻回部および第２の巻回部の一対のスロット挿入部を、ステータコアにおいて周方向に並設されたスロット群のうちの一対のスロットに対応するように位置させる第３工程と、を有することを要旨とする。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項１に記載のコイルを製造することができる。

本発明によれば、導線をばらけにくくすることができるとともに軸方向の長さを小さくすることができる。

第１の実施形態におけるステータアッシィの斜視図。 コイル全体（三相）の平面図。 ２連化したコイルの斜視図。 （ａ）は２連化したコイルの平面図、（ｂ）は２連化したコイルの正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線での縦断面図。 引出線の位置関係を説明するためのコイルの正面図。 ２連コイルの製造工程を示す工程図。 （ａ）は製造工程における２連エッジワイズ巻き後のコイルの平面図、（ｂ）は２連エッジワイズ巻き後のコイルの正面図。 （ａ）は第２の実施形態におけるコイルの分解斜視図、（ｂ）はコイルの正面図（（ａ）のＡ矢視図）。 第２の実施形態におけるステータの平面図。 第２の実施形態におけるステータの斜視図。 第２の実施形態におけるステータの一部平面図。 第２の実施形態におけるステータの一部斜視図。 第２の実施形態におけるステータの一部分解斜視図。 第２の実施形態における極間渡り線の斜視図。 図１４の極間渡り線のＡ矢視図。 図１４の極間渡り線のＢ矢視図。 図１４の極間渡り線のＣ矢視図。 コイルの寸法関係を説明するための模式図。 （ａ）は別例における２連化したコイルの平面図、（ｂ）は別例における２連化したコイルの正面図。 別例における引出線の位置関係を説明するためのコイルの正面図。 別例のコイルを示す一部断面図。 別例のコイルの正面図。 従来技術を説明するためのコイルの斜視図。 従来技術を説明するためのコイルの正面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ステータ１０におけるステータコア２０は円筒状をなし、内周面には多数のスロット２１が周方向に並設されている。各スロット２１はステータコア２０の内周面に開口している。ステータコア２０のスロット２１にはコイル３０が挿入されている。本実施形態では３相モータに具体化している。コイル３０のみでは、図２に示すように配置されている。なお図２は引出部を省略して図示している。

回転電機としてのモータのステータ１０に設けられるコイル３０は、１本の導線により構成され、図３，４に示すように２連化されている。即ち、コイル３０は、第１の巻回部４０と第２の巻回部５０を備え、渡り線６０で第１の巻回部４０と第２の巻回部５０とがつながっている。導線は、断面が長方形の平角線よりなり、第１の巻回部４０および第２の巻回部５０は平角線（導線）をエッジワイズ巻きして形成されている。

コイル３０の第１の巻回部４０はステータコア２０の径方向から見て、六角形状をなしている。第１の巻回部４０はスロット挿入部４１，４２がステータコアのスロット２１にそれぞれ挿入され、コイルエンド部４３はステータコア２０の軸方向の端面から突出する。第１の巻回部４０のコイルエンド部４３は、一対の斜行部４４，４５と、一対の斜行部４４，４５の間に形成されるクランク形状部４６を有している。スロット挿入部４１，４２の一端部から斜行部４４，４５がスロット挿入部４１，４２に対し傾斜して形成されている。離間したスロット（スロット群のうちの一対のスロット）２１に挿入されたスロット挿入部４１，４２の一端部にクランク形状部４６が斜行部４４，４５を連結している。スロット２１内においては２つのスロット挿入部（隣接するコイル３０のスロット挿入部）が配置されるが、斜行部４４およびスロット挿入部４１が径方向外側（外径側）、斜行部４５およびスロット挿入部４２が径方向内側（内径側）になる。なお、クランク形状部４６はこの径方向外側と内側をつなぐ為に形成される。

このように、第１の巻回部４０は、平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロットに対応する一対のスロット挿入部４１，４２とコイルエンド部４３を有する。また、第１の巻回部４０は、コイルエンド部４３においてクランク形状部４６を含んでいる。さらに、スロット挿入部４１，４２の平角線は、スロット２１内に挿入された状態で、平角線の断面長手方向がステータの周方向となるとともに平角線の断面短手方向がステータの周方向となるように形成されている。

ここで、平角線（導線）をエッジワイズ巻きしてなる第１の巻回部４０は、スロット２１内に挿入された状態で、スロット挿入部４１（ステータコアのスロット２１に対応する一対の一方）において内径側に配置された平角線は、コイルエンド部４３を介して、スロット挿入部４２（ステータコアのスロット２１に対応する一対の他方）においても内径側に配置されるように巻かれている。

同様に、コイル３０の第２の巻回部５０はステータコア２０の径方向から見て、六角形状をなしている。第２の巻回部５０はスロット挿入部５１，５２がステータコアのスロット２１にそれぞれ挿入され、コイルエンド部５３はステータコア２０の軸方向の端面から突出する。第２の巻回部５０のコイルエンド部５３は、一対の斜行部５４，５５と、一対の斜行部５４，５５の間に形成されるクランク形状部５６を有している。スロット挿入部５１，５２の一端部から斜行部５４，５５がスロット挿入部５１，５２に対し傾斜して形成されている。離間したスロット（スロット群のうちの一対のスロット）２１に挿入されたスロット挿入部５１，５２の一端部にクランク形状部５６が斜行部５４，５５を連結している。スロット２１内においては２つのスロット挿入部（隣接するコイル３０のスロット挿入部）が配置されるが、斜行部５４およびスロット挿入部５１が径方向外側（外径側）、斜行部５５およびスロット挿入部５２が径方向内側（内径側）になる。なお、クランク形状部５６はこの径方向外側と内側をつなぐ為に形成される。

このように、第２の巻回部５０は、第１の巻回部４０とつながる平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロットに対応する一対のスロット挿入部５１，５２とコイルエンド部５３を有する。また、第２の巻回部５０は、コイルエンド部５３においてクランク形状部５６を含んでいる。さらに、スロット挿入部５１，５２の平角線は、スロット２１内に挿入された状態で、平角線の断面長手方向がステータの周方向となるとともに平角線の断面短手方向がステータの径方向となるように形成されている。

ここで、平角線（導線）をエッジワイズ巻きしてなる第２の巻回部５０は、スロット２１内に挿入された状態で、スロット挿入部５１（ステータコアのスロット２１に対応する一対の一方）において内径側に配置された平角線は、コイルエンド部５３を介して、スロット挿入部５２（ステータコアのスロット２１に対応する一対の他方）においても内径側に配置されるように巻かれている。

また、ステータコア２０の周方向でのスロット挿入部４１，４２，５１，５２の並び方については、図４において、２連化されたコイル３０は、第１の巻回部４０のスロット挿入部４１が周方向の外側となり、スロット挿入部４２が周方向の内側となっている。また、第２の巻回部５０のスロット挿入部５２が周方向の外側となり、スロット挿入部５１が周方向の内側となっている。

図５に示すように、コイル３０における引出線として第１の引出線７０と第２の引出線７１を有する。つまり、図５に示すように、引出線７０，７１が位置し、第１の巻回部４０における一対のスロット挿入部４１，４２のうちの周方向の内側のスロット挿入部４２と、第２の巻回部５０における一対のスロット挿入部５１，５２のうちの周方向の内側のスロット挿入部５１から、導線が引き出されている。

図４に示すように、渡り線６０は、第１の巻回部４０における一対のスロット挿入部４１，４２のうちの周方向の外側のスロット挿入部４１と、第２の巻回部５０における一対のスロット挿入部５１，５２のうちの周方向の外側のスロット挿入部５２とをつなぐように渡っている。また、渡り線６０は、第１の巻回部４０のクランク形状部４６と第２の巻回部５０のクランク形状部５６との間（の谷）にわたり延設されている。

図１に示すように、コイル３０はステータコアのスロット２１に挿入されてステータアッシィを構成する。このとき、図２に示すように、コイル全体（三相）が構成される。
なお、図１に示すステータアッシィ全体図において、極間の渡り線は省略している。図２のコイル全体（三相）においても同様である。

２連化したコイル３０は１相につき８個用いており、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で、２連化したコイル３０は合計２４個（＝８×３）用いている。
次に、本実施形態のコイル３０、即ち、２連化されたコイル３０の製造方法について説明する。

２連コイルの製造工程を図６に示す。即ち、図６に、２連重ね巻コイルの製造フローチャートを示す。
図６の第１工程Ｓ１において、２連のエッジワイズ巻きを行う。つまり、平角線よりなる１本の導線を端から順にエッジワイズ巻きして渡り線６０でつながる第１の巻回部４０および第２の巻回部５０を順に、略六角形に形成することで図７の状態になる。

その後、第２工程Ｓ２において、プレスクランク形成を行う。つまり、第１の巻回部４０および第２の巻回部５０でのコイルエンド部４３，５３においてクランク形状部４６，５６を成形する。プレス方向は図７（ａ）において上下方向、つまり平角線の断面長手に対応する面に対して垂直方向になる。

さらに、第３工程Ｓ３において、渡り線成形を行う。はじめにクランク形状部４６，５６に対応する部分をクランク形状に成形する。この成形のプレス方向も第２工程Ｓ２と略同方向である。この成形は第２工程Ｓ２と同時に行ってもよい。その後、第１の巻回部４０および第２の巻回部５０の一対のスロット挿入部４１，４２、５１，５２を、ステータコア２０において周方向に並設されたスロット群のうちの一対のスロットに対応するように位置させる。つまり斜行部４４，５５に沿わせるように曲げる。

これらの工程を経ることにより、図４に示す２連化されたコイル３０、即ち、第１の巻回部４０と第２の巻回部５０を渡り線６０でつないで組み合わせたコイル３０が得られる。

この２連化されたコイル３０を各相毎に各々８個用意し、計２４個のコイル３０を図２に示すごとくそれぞれステータコア２０のスロット２１に挿入する。これにより図１に示すようにステータ１０が製造される。

なお、以上の製造工程は一例であり、別の製造工程を用いて製造しても良い。
次に、コイル３０の作用について説明する。
本実施形態においては、図３，４に示すように、六角形のエッジワイズ巻コイルを２連続で巻き、重ね巻形状に成形したコイル３０を構成している。これにより、コイル３０をスロット２１へ挿入する際に、スロット挿入部４１，４２間、スロット挿入部５１，５２間を広げても、線のばらけが生じにくく、ステータ（固定子）の軸方向の長さが小さい。

また、本実施形態のコイル３０においては、２連化した重ね巻コイルは、エッジワイズ巻コイルより成形する。そのため、クランク形状部４６，５６に旋回部が無いコイルとなっており、クランク形状部４６，５６の軸方向長さが飛び出ていない。このように旋回部が無く、ステータ（固定子）の軸方向の長さが小さい。

さらに、本実施形態のコイル３０は、２つの巻回部４０，５０（２つのコイル）を結ぶ渡り線６０は、２つの巻回部４０，５０（２コイル）のクランク形状部４６，５６（山）の間の谷を通るコイルとなっている。即ち、巻回部４０，５０のクランク形状部４６，５６を導線が越えるものではない。よって、軸方向に飛び出さない（もしくは飛び出しが少ない）。これにより、渡り線１本分の軸方向長さが小さい。

以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）２連化されたコイル３０の構成として、平角線よりなる導線を用いて重ね巻された第１の巻回部４０および第２の巻回部５０を構成している。第１の巻回部４０および第２の巻回部５０は、コイルエンド部４３，５３において平角線をエッジワイズ巻きしたクランク形状部４６，５６を含んでいる。また、スロット挿入部４１，４２、５１，５２が、周方向に平角線の断面長手方向となるとともに径方向に平角線の断面短手方向となっている。

これにより、図２３ではα巻コイルを広げる際に線のばらけが生じやすくステータの軸方向の長さが大きくなるが、本実施形態では平角線をエッジワイズ巻きしているので、２連化後の線のばらけが少なく（線のばらけが生じにくく）ステータの軸方向の長さが大きくなることを回避することができる。また、図２４ではα巻コイルを広げたものをコイルとするのでコイルエンド部におけるクランク形状部に線が旋回する部分Ｂが生じてステータの軸方向の長さが大きくなるが、本実施形態ではコイルエンド部４３，５３におけるクランク形状部４６，５６に旋回部分が無くステータの軸方向の長さが大きくなることが回避できる。

このようにして、コイルエンド部４３，５３において導線をばらけにくくすることができる。また、コイルエンド部におけるクランク形状部には導線の旋回部を無くしてステータ１０の軸方向の長さを小さくすることができる。

（２）第１の巻回部４０と第２の巻回部５０をつなぐ渡り線６０は、第１の巻回部４０のクランク形状部４６と第２の巻回部５０のクランク形状部５６との間にわたり延設されている。これにより、ステータ１０の軸方向の長さをより小さくすることができる。

（３）第１の巻回部４０と第２の巻回部５０をつなぐ渡り線６０は、第１の巻回部４０における一対のスロット挿入部４１，４２のうちの周方向の外側のスロット挿入部４１と、第２の巻回部５０における一対のスロット挿入部５１，５２のうちの周方向の外側のスロット挿入部５２をつなぐように渡っている。これにより、渡り線の成形加工が容易となる。

（４）コイルの製造方法として、平角線よりなる１本の導線をエッジワイズ巻きして渡り線６０でつながる第１の巻回部４０および第２の巻回部５０を形成する（第１工程）。そして、第１の巻回部４０および第２の巻回部５０でのコイルエンド部４３，５３においてクランク形状部４６，５６を成形する（第２工程）。さらに、渡り線６０を成形して、第１の巻回部４０および第２の巻回部５０の一対のスロット挿入部４１，４２、５１，５２を、ステータコア２０において周方向に並設されたスロット群のうちの一対のスロットに対応するように位置させる（第３工程）。これにより、上述の（１）のコイルを製造することができる。

（５）巻回部４０，５０をエッジワイズ巻している。従って、平角線を一方から順に巻き始め、第１の巻回部４０、第２の巻回部５０と順に巻くことができ、製造が容易である。図２３のような２連コイルだと、所定の長さの平角線を用意してその中央部から巻き始める必要が生じる。

（６）巻回部４０，５０をエッジワイズ巻きし、クランク形状部で旋回部が無い形状としている。従って、エッジワイズ巻した後のクランク形状部の成形および渡り線のクランク形状部に対応する部分の成形はいずれも平角線の断面の長手に対応する面回り曲げられるので、成形が容易である。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、便宜上「巻き始めの引出部」「巻き終わりの引出部」という表現を用いているが、コイルを巻く工程を限定するものではない。

図８に示すように、本実施形態のコイル（２連巻きコイル）１００は、複数層（図８では３層）に分割されており、第１層目のコイル構成体１１０と第２層目のコイル構成体１２０と第３層目のコイル構成体１３０とからなる。第１層目のコイル構成体１１０は、最も径方向外側のコイル構成体（最外層コイル構成体）である。第２層目のコイル構成体１２０は、第１層目のコイル構成体１１０の径方向内側のコイル構成体（中間層コイル構成体）である。第３層目のコイル構成体１３０は、最も径方向内側のコイル構成体（最内層コイル構成体）である。

各層のコイル構成体１１０，１２０，１３０は、第１の巻回部１４１と第２の巻回部１４２とを備え、第１の巻回部１４１は、平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロット２１に対応する一対のスロット挿入部１４３，１４４とコイルエンド部１４５を有する。第２の巻回部１４２は、第１の巻回部１４１とつながる平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロット２１に対応する一対のスロット挿入部１４６，１４７とコイルエンド部１４８を有する。

このようにして、分割された各層（コイル構成体１１０，１２０，１３０）における第１の巻回部１４１と第２の巻回部１４２がスロット２１に配置される。詳しくは、同一スロット内での導線が１ターン以上の複数（３つ）のコイル構成体１１０，１２０，１３０に分割されている。即ち、各層におけるコイル構成体１１０，１２０，１３０として同一スロット内での導線のターン数が１以上となるように複数層に分割されている。また、複数層（３層のコイル構成体１１０，１２０，１３０）の重ね巻き（螺旋巻き）構造をなし、各層のスロット挿入部１４３、各層のスロット挿入部１４４、各層のスロット挿入部１４６、各層のスロット挿入部１４７が、それぞれ同一スロット内に挿入される。つまり、径方向に分割された各層（３層）の同極２連巻きコイルとなっている。

本実施形態においても、同極スロット数が「２」で重ね巻きコイル１００である。つまり、図４（ｃ）で示したように、スロット挿入部４１（図８では各層のスロット挿入部１４３）とスロット挿入部５１（図８では各層のスロット挿入部１４６）とが同極であり、隣接するスロットにそれぞれ挿入される。また、スロット挿入部４２（図８では各層のスロット挿入部１４４）とスロット挿入部５２（図８では各層のスロット挿入部１４７）とが同極であり、隣接するスロットにそれぞれ挿入される。さらに、コイル１００は、同極対スロットに各々セットされる２個の巻回部（図８での巻回部１４１，１４２）が２連巻きされている。

また、図８に示すように、第１層目のコイル構成体１１０は、第１の巻回部１４１の巻き始めの引出部１５０と第２の巻回部１４２の巻き終わりの引出部１５１を有する。第２層目のコイル構成体１２０は、第１の巻回部１４１の巻き始めの引出部１５２と第２の巻回部１４２の巻き終わりの引出部１５３を有する。第３層目のコイル構成体１３０は、第１の巻回部１４１の巻き始めの引出部１５４と第２の巻回部１４２の巻き終わりの引出部１５５を有する。各引出部１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は軸方向に延びている（巻回部から引き出されている）。

コイル１００は、分割された各層のコイル構成体１１０，１２０，１３０のうちの隣接する層における引出部１５１，１５２、１５３，１５４の周方向の位置が一致している（重なる位置に配置されている）。そして、各層のコイル構成体（２連巻コイル構成体）１１０，１２０，１３０において引出部１５１，１５２、１５３，１５４の端部同士が直接接合されている。

つまり、第１層目のコイル構成体（最外層コイル構成体）１１０と第２層目のコイル構成体（中間層コイル構成体）１２０とは、第１層目のコイル構成体１１０での巻き終わりの引出部１５１と第２層目のコイル構成体１２０での巻き始めの引出部１５２とが、周方向で同じ位相位置になっている。また、第２層目のコイル構成体（中間層コイル構成体）１２０と第３層目のコイル構成体（最内層コイル構成体）１３０とは、第２層目のコイル構成体１２０での巻き終わりの引出部１５３と第３層目のコイル構成体１３０での巻き始めの引出部１５４とが、周方向で同じ位相位置になっている。即ち、あるコイル構成体での巻き終わりの引出部と、一つ内側の層のコイル構成体の巻き始めの引出部が周方向で同じ位相位置になっている。

そのために、図８（ｂ）に示すように、第１の巻回部１４１の巻き始め端を、コイルエンド部１４５の頂点の手前の巻き始め斜辺部が短くなる方向に、また、第２の巻回部１４２の巻き終わり端を、コイルエンド部１４８の頂点の手前の巻き終わり斜辺部が短くなる方向に、各々コイルエンド部１４５，１４８の頂点位置よりオフセットした位置で軸方向に引き出し、この端部同士を接合している。即ち、コイル構成体１１０，１２０，１３０における巻き始めの引出部１５０，１５２，１５４を、コイルエンド部１４５における巻き始めの斜辺部が短くなる方向に、また、コイル構成体１１０，１２０における巻き終わりの引出部１５１，１５３を、コイルエンド部１４８における巻き終わりの斜辺部が短くなる方向に、各々コイルエンド部１４５，１４８の頂点位置より距離Ｌ１だけオフセットした位置で軸方向に引き出し、この引出部同士を接合している。

第１の巻回部１４１（コイルエンド部１４５）の頂点と第２の巻回部１４２（コイルエンド部１４８）の頂点との周方向中央部において引出部１５０，１５１，１５２，１５３，１５４を軸方向に延びるように形成している。

これにより、特許文献１の松葉コイル（１タ−ン毎分割）と同等のコイルエンド高さを少ない銅線分割数で実現でき、コイル成形、端末処理、溶接のコストを低減できる。
より詳しくは、特許文献１においては銅線よりなるコイルのクランク部における銅線本数が多いため隣接するコイル間の干渉回避を確保するとコイルエンド高さが高くなる。また、極間まで連続巻きするとコイルセット性が著しく悪い。これに対し本実施形態では、コイルエンド高さを抑えることができるとともにコイルセット性に優れている。

また、図９，１０に示すように、コイル１００（ステータ２００）においてステータコア２０のスロット２１にＵ相のコイル１００ａ、Ｖ相のコイル１００ｂ、Ｗ相のコイル１００ｃが挿入されている。各コイル１００ａ，１００ｂ，１００ｃは図８を用いて説明した構成となっている。

同相隣極が、最も径方向内側の引出部１５５（図８参照）で極間渡り線２０１，２０２，２０３を用いて結線されている（渡り結線されている）。詳しくは、図１１，１２，１３に示すように、極間渡り線２０１，２０２，２０３は、最も径方向内側の引出部１５５ａ，１５５ｂ，１５５ｃよりも径方向外側、即ち、ステータ２００（ステータコア２０）の内周面よりも径方向内側には設けていない（ステータ内周面から飛び出させないようにしている）。ステータ内周面以外のステータの面、具体的にはステータコア２０の側面に、極間渡り線２０１，２０２，２０３（立設部２１２、Ｕ字状部２１４）が位置決めされるとともに接合されている。

なお、同相隣極は、最も径方向外側の引出部１５０でも渡り結線されているが図示は省略している。
また、図８に示すように、コイル１００は、最も径方向内側の引出部１５５が、当該引出部１５５よりも径方向外側の引出部１５０〜１５４に比べ、周方向に距離Ｌ２だけ、オフセットされている。つまり、コイル１００の最も径方向内側のコイル構成体１３０における引出部１５５は、径方向外側のコイル構成体１２０，１１０の引出部１５０，１５１，１５２，１５３，１５４より周方向に１スロットピッチ（距離Ｌ２）だけオフセットして引き出している。

即ち、引出部１５０〜１５４は周方向において２スロットピッチで配置されているので、引出部１５５は周方向において隣り合う引出部の中央となる１スロットピッチだけずれた位置に形成している。

また、図１２に示すように、径方向内側の極間渡り線２０１，２０２，２０３は、コイル構成体の引出部がないスペースにおいて径方向および周方向に延びるように配置され、径方向内側のコイル構成体の引出部（１５５）の間を接続している。

また、図１３に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各コイル１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、同相の分割された各層（コイル構成体１１０，１２０，１３０）のうち最内層のコイル構成体１３０の引出部１５５ａ，１５５ｂ，１５５ｃが、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各極間渡り線２０１，２０２，２０３で接続されている。

各極間渡り線２０１，２０２，２０３は、それぞれ１本の平角線よりなり、図１４，１５，１６，１７に示すように、周方向に延びる斜状部２１０と、径方向延設部２１１と、立設部２１２と、径方向延設部２１３と、Ｕ字状部２１４とを有する。斜状部２１０は、図８（ａ）の引出部１５０と引出部１５１との間のスペースを通過している。この引出部１５０と引出部１５１との間の径方向での隙間は狭く、平角線を１本のみ通すことができる。

図１６に示すように、斜状部２１０は、周方向に対し角度θだけ傾斜した状態で延設されている。図１５，１７に示すように、斜状部２１０の一端から径方向延設部２１１が内径に向かって延設され、径方向延設部２１１の先端から立設部２１２が軸方向に延設されている。立設部２１２の先端がコイル構成体１３０の引出部１５５との一方の接続部となる。また、図１５，１７に示すように、斜状部２１０の他端から径方向延設部２１３が内径に向かって延設され、径方向延設部２１３の先端からＵ字状部２１４が軸方向に延設されている。Ｕ字状部２１４の先端がコイル構成体１３０の引出部１５５との他方の接続部となる。

そして、Ｕ，Ｖ，Ｗ相における各極間渡り線２０１，２０２，２０３は、図９，１０，１１に示すようにステータ（ステータコア２０）の内周面より径方向外側（外周側）においてコイル引出部の間を通っている。また、図１２に示すように、各相での極間渡り線２０１，２０２，２０３は、斜め方向に延びる斜状部２１０が重なっている。即ち、軸方向において重なった状態で周方向に斜めに延びている。極間渡り線２０１，２０２，２０３の先端部とコイル引出部（引出部１５５）とはＴＩＧ溶接による拝み合わせ接続されている。

このようにして、一方の接続部から他方の接続部に至る過程で、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の極間渡り線２０１，２０２，２０３が、一方の接続部（立設部２１２）から、重なり合って斜め方向に延びている（ステータコア側面から離れている）。そして、接続部の手前で径方向に延びるとともにＵ字状部２１４においてステータコア側面に接近した後に他方の接続部において引出部１５５と拝み接続されている。

なお、平角線同士を拝み合わせ接続するのではなく極間渡り線として丸棒を用いて平角線と拝み合わせ接続してもよい。
このような構成とすることにより、径方向内側（内周側）の極間渡り線２０１，２０２，２０３を、ステータ（ステータコア２０）の内径から内側にはみ出さず、配置することができる。即ち、極間渡り線の径方向内側（内周側）の出っ張りをなくしてロータと干渉しない構造となる。また、径方向内側（内周側）の極間渡り線２０１，２０２，２０３の配置による結線高さの追加が不要となる（内側の極間渡り線はコイルエンド上部の軸方向出しした引出部の間を縫って配置されており、同一スロットで分割したコイル間接続のための軸方向への引出部の高さの範囲内で配置可能となる）。

図８において、第１層目のコイル構成体（最外層コイル構成体）１１０はターン数ｎが「２」であり、第２層目のコイル構成体（中間層コイル構成体）１２０はターン数ｎが「２」であり、第３層目のコイル構成体（最内層コイル構成体）１３０はターン数ｎが「１」である。なお、図９から図１３はターン数の表現を省略して図示している。このように、コイル１００は、複数層のコイル構成体がステータ外側から内側に向かって内側のコイル構成体のターン数が外側のコイル構成体のターン数と同数以下となるように分割している。これは次の理由による。

図１８は隣接するコイルまたは巻回部のクランク形状部を模式的に示した図である。図１８に示すように、スロットピッチを「Ｐ」、平角線の厚みを「ａ」、平角線の幅を「ｂ」、ターン数を「ｎ」（図１８ではｎ＝３）、斜辺角を「θ１」、スロットの変更のための角度（レーンチェンジ角）を「θ２」とする。ステータ内周側ほどスロットピッチＰは小さくなる為、隙間δは小さくなってしまう。隙間δを確保するには、ターン数ｎを小さくする、あるいは、斜辺角θ１を大きくする、あるいは、スロットの変更のための角度θ２を小さくする、あるいは、平角線の厚みａを小さくする、あるいは、平角線の幅ｂを小さくすればよい。

ここで、斜辺角θ１、スロットの変更のための角度θ２、線の厚みａ、線の幅ｂは一定とした場合、ターン数ｎを小さくすれば、隙間δを大きくすることができる。
このような理由により、コイル（各層のコイル構成体）は、径方向外側から内側に向かって内側のコイル構成体のターン数が外側のコイル構成体のターン数と同数以下となるように分割している。即ち、径方向内側（内周側）の方がスロットピッチが狭いため、同じターン数だとコイル間隙間（第１の巻回部のコイルエンド部と第２の巻回部のコイルエンド部との間の隙間）δが小さくなる。よって、同数以下となるように分割することでコイル間隙間δが大きくなり、コイル間（第１の巻回部と第２の巻回部との間）干渉回避設計が容易となる。また、コイルエンド高さを低くできる。

なお、各層のコイル構成体のターン数ｎについて、図８（ａ）では、径方向外側のコイル構成体のターン数から内側のコイル構成体のターン数として順に、ｎ＝２，ｎ＝２，ｎ＝１を例示したが、他にも例えば、全６ターンならば、径方向外側のコイル構成体のターン数から内側のコイル構成体のターン数として順にｎ＝３、ｎ＝２，ｎ＝１としたり、ｎ＝２、ｎ＝２，ｎ＝２とすればよい。

以上のごとく本実施形態によれば、第１の実施形態での上記（１）〜（６）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（７）コイル１００の構成として、各層におけるコイル構成体１１０，１２０，１３０として同一スロット内での導線のターン数が１以上となるように複数層に分割されているので、分割したコイル構成とすることによりコイル成形が容易となる。また、分割したことにより、第１の巻回部のコイルエンド部と第２の巻回部のコイルエンド部との間の隙間及び両者が周方向で隣接する別のコイルとの隙間を大きくすることができる。つまり、コイル間が干渉する限界のコイルエンド高さを低く設計することができる。

（８）分割された各層のコイル構成体１１０，１２０，１３０のうちの隣接するコイル構成体における連結する引出部１５１，１５２，１５３，１５４は、周方向において同一位置（広義には、重なる位置）に配置され、直接接合されている。よって、分割された各層を直接接合することにより、溶接（接合）のコストを低減することができる。また、他の周方向位置で接合するより、接合部の高さを低くすることができる。

（９）分割された各層のコイル構成体１１０，１２０，１３０のうちの最も径方向内側のコイル構成体１３０における径方向内側の引出部１５５は、直接接合される引出部１５１，１５２，１５３，１５４に対し周方向にオフセットされた位置に形成されている。よって、オフセットされた位置に形成された引出部１５５を用いて極間渡り線２０１，２０２，２０３を容易に接続することが可能となる。

（１０）周方向に隣り合う極で同相のコイルは、オフセットされた位置に形成された引出部１５５同士が極間渡り線（２０１，２０２，２０３）で接続されている。この極間渡り線は、ステータの内周面に相当する部位より径方向外側においてステータの軸方向に沿って延設されるように形成された引出部（１５１，１５２，１５３，１５４）の間を通り、各相での極間渡り線２０１，２０２，２０３がステータの軸方向となる方向において重なった状態で周方向に斜めに延びている。これにより、極間渡り線２０１，２０２，２０３を引き回して同相のコイルを極間渡り線で容易に接続することができる。また、極間渡り線２０１，２０２，２０３は同一形状で構成することができる（接続する極間渡り線を同一形状の極間渡り線で構成できる）。

（１１）分割された各層のコイル構成体１１０，１２０，１３０は、径方向外側から内側に向かって径方向内側のコイル構成体のターン数が外側のコイル構成体のターン数と同数以下となっている。これにより、径方向内側のコイル構成体において、ターン数を外側のコイル構成体のターン数より多くした場合より、第１の巻回部のコイルエンド部１４５と第２の巻回部のコイルエンド部１４８との間の隙間及び両者が周方向で隣接する別のコイルとの隙間を大きくすることができる。そのため、コイルエンド高さを低く設計することができる。

（１２）分割された各層のコイル構成体１１０，１２０，１３０それぞれの第１の巻回部１４１と第２の巻回部１４２とは、周方向外側のスロット挿入部１４３とスロット挿入部１４７とをつなぐように渡り線で接続され、引出部１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は周方向内側のスロット挿入部１４４とスロット挿入部１４６から引出されている。図８（ｂ）に示すとおり、第１の巻回部１４１の頂点位置と第２の巻回部１４２の頂点位置との間において、周方向内側のスロット挿入部１４４，１４６から延びる斜行部のほうが、周方向外側のスロット挿入部１４３，１４７から延びる斜行部より低い位置になる。従って引出部を形成する曲げ部位置も低い位置に形成できるので、接合部の高さを低くすることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図４に代わり図１９に示すように、構成してもよい。この場合、図５に代わり、図２０において引出線７２，７３の位置を示す。渡り線６１の成形方法の違いにより、引出線の位置が異なっている。即ち、図４，５とは第１の巻回部４０と第２の巻回部５０との位置を逆にすることにより図１９，２０に示す構成としている。

図１９において、２連化されたコイル３０は、第１の巻回部４０のスロット挿入部４２が周方向の外側となり、スロット挿入部４１が周方向の内側となっている。また、第２の巻回部５０のスロット挿入部５１が周方向の外側となり、スロット挿入部５２が周方向の内側となっている。

図２０において、引出線７２，７３は、第１の巻回部４０における一対のスロット挿入部４１，４２のうちの周方向の外側のスロット挿入部４２と、第２の巻回部５０における一対のスロット挿入部５１，５２のうちの周方向の外側のスロット挿入部５１から、引き出されている。

図１９に示すように、渡り線６１は、第１の巻回部４０における周方向の内側のスロット挿入部４１と、第２の巻回部５０における周方向の内側のスロット挿入部５２をつなぐように渡っている。また、渡り線６１は、第１の巻回部４０のクランク形状部４６と第２の巻回部５０のクランク形状部５６との間にわたり延設されている。

図１９，２０に示した構成とした場合においても、第２の実施形態で説明したようにコイルを複数層に分割した構成としてもよい。この場合、引出部は巻回部１４１，１４２（コイルエンド部１４５，１４８）の頂点を過ぎた後の位置において巻回部１４１，１４２から引き出すと良い。

・上記実施形態ではコイル３０は、スロット挿入部４１とスロット挿入部５１およびスロット挿入部４２とスロット挿入部５２は隣接したスロットに挿入されるように形成されていたが、隣接したスロットでなくてもよい。

・第２の実施形態（コイルを複数層に分割する構成）において、図２１に示すようにしてもよい。同極スロット数「１」のステータにおいて、第１の巻回部１４１のスロット挿入部１４３と第２の巻回部１４２のスロット挿入部１４６とを周方向に接近させて同一のスロット２１ａに配置する。また、第１の巻回部１４１のスロット挿入部１４４と第２の巻回部１４２のスロット挿入部１４７とを周方向に接近させて同一のスロット２１ｂに配置する。即ち、１つのスロットに第１の巻回部と第２の巻回部の両方が入る構成としてもよい。

・図２２に示すように、同じ結線構造を適用した同極スロット数が２以上の同極連続巻きコイルとしてもよい。即ち、例えば図２２に示すように第１の巻回部４０と第２の巻回部５０と第３の巻回部１６０を有する構成としてもよい。このようにコイルを３連以上としてもよい。図２２では引き出しをオフセットして図示しているが、周方向で同一位置としても良い。

・第２の実施形態（図８）において、コイルを分割する数については、図８では３分割としたが２分割でも４分割以上でもよい。
・第２の実施形態（図８）において、引出部１５１，１５２，１５３，１５４について、コイルエンド部１４５，１４８の頂点からの周方向におけるオフセット量（Ｌ１）、即ち、ずらす量は第１の巻回部１４１（コイルエンド部１４５）の頂点と第２の巻回部１４２（コイルエンド部１４８）の頂点との周方向中央でなくてもよい。

・第２の実施形態（図８）において、最も径方向内側の引出部１５５について、引出部１５５よりも径方向外側の引出部１５０〜１５４との周方向でのオフセット量（Ｌ２）、即ち、ずらす量は１スロットピッチ以外でもよい。

・第２の実施形態において図８に示したように最も径方向内側の引出部１５５は他の引出部１５０〜１５４に対し周方向にオフセットさせたが、オフセットしない構成としてもよい。

１０…ステータ、２０…ステータコア、２１…スロット、３０…コイル、４０…第１の巻回部、４１…スロット挿入部、４２…スロット挿入部、４３…コイルエンド部、４６…クランク形状部、５０…第２の巻回部、５１…スロット挿入部、５２…スロット挿入部、５３…コイルエンド部、５６…クランク形状部、６０…渡り線、６１…渡り線、１００…コイル、１１０…コイル構成体、１２０…コイル構成体、１３０…コイル構成体、１４１…第１の巻回部、１４２…第２の巻回部、１５１…引出部、１５２…引出部、１５３…引出部、１５４…引出部、１５５…引出部、２０１…極間渡り線、２０２…極間渡り線、２０３…極間渡り線。

Claims (10)

1. 回転電機のステータに設けられるコイルであって、
   平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロットに対応する一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第１の巻回部と、
   前記第１の巻回部とつながる平角線よりなる導線がエッジワイズ巻きされ、ステータのスロットに対応する一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第２の巻回部と、
   を備え、
   前記第１の巻回部および第２の巻回部は、コイルエンド部においてクランク形状部を含み、スロット挿入部の平角線は、平角線の断面長手方向がステータの周方向となるとともに平角線の断面短手方向がステータの径方向となるように形成されていることを特徴とするコイル。
2. 前記第１の巻回部と第２の巻回部をつなぐ渡り線は、前記第１の巻回部のクランク形状部と前記第２の巻回部のクランク形状部との間にわたり延設されていることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 前記第１の巻回部と第２の巻回部をつなぐ渡り線は、前記第１の巻回部における一対のスロット挿入部のうちの周方向の外側のスロット挿入部と、前記第２の巻回部における一対のスロット挿入部のうちの周方向の外側のスロット挿入部をつなぐように渡っていることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル。
4. 各層におけるコイル構成体として同一スロット内での導線のターン数が１以上となるように複数層に分割されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイル。
5. 前記分割された各層のコイル構成体のうちの隣接する前記コイル構成体における連結する引出部は、周方向において重なる位置に配置され、直接接合されていることを特徴とする請求項４に記載のコイル。
6. 前記分割された各層のコイル構成体のうちの最も径方向内側の前記コイル構成体における径方向内側の引出部は、前記直接接合される前記引出部に対し周方向にオフセットされた位置に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
7. 周方向に隣り合う極で同相のコイルは、前記オフセットされた位置に形成された前記引出部同士が極間渡り線で接続され、
   当該極間渡り線は、ステータの内周面に相当する部位より径方向外側においてステータの軸方向に沿って延設されるように形成された引出部の間を通り、各相での極間渡り線がステータの軸方向となる方向において重なった状態で周方向に斜めに延びていることを特徴とする請求項６に記載のコイル。
8. 前記分割された各層のコイル構成体は、径方向外側から内側に向かって径方向内側のコイル構成体のターン数が外側のコイル構成体のターン数と同数以下となっていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のコイル。
9. 内周面に開口するスロットが周方向に並設された円筒状のステータコアと、
   前記ステータコアのスロットに挿入される請求項１〜８のいずれか１項に記載のコイルと、
   を備えたことを特徴とするステータ。
10. 平角線よりなる導線で形成され、一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第１の巻回部と、
    前記第１の巻回部とつながる平角線よりなる導線で形成され、一対のスロット挿入部とコイルエンド部を有する第２の巻回部と、
    を備えたコイルの製造方法であって、
    平角線よりなる１本の導線をエッジワイズ巻きして渡り線でつながる第１の巻回部および第２の巻回部を形成する第１工程と、
    前記第１の巻回部および第２の巻回部でのコイルエンド部においてクランク形状部を成形する第２工程と、
    渡り線を成形して、第１の巻回部および第２の巻回部の一対のスロット挿入部を、ステータコアにおいて周方向に並設されたスロット群のうちの一対のスロットに対応するように位置させる第３工程と、
    を有することを特徴とするコイルの製造方法。